黃河下游沖積平原城市垃圾填埋處置場(chǎng)選址地質(zhì)建議

龔曉潔，袁 征，楊 坡，寇亞飛，陳光宇

(1．河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州，450001;2．河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，河南 鄭州，450053)

黃河是我們偉大的母親河，在廣袤的黃河下游沖積平原上，黃河歷次泛濫形成的厚層第四紀(jì)松散堆積物給當(dāng)?shù)孛裆鷰順O大便利的同時(shí)，也給當(dāng)?shù)爻鞘邪l(fā)展規(guī)劃帶來了一些困擾。隨著城市發(fā)展進(jìn)程的加快，城市人口的激增、生活水平的提高，城市垃圾出現(xiàn)了加速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，許多城市都面臨著垃圾圍城的窘境，新建城市垃圾填埋場(chǎng)，無疑成為當(dāng)務(wù)之急。其選址在城市發(fā)展規(guī)劃中顯得愈發(fā)重要，而在選址的眾多制約因素中，地質(zhì)環(huán)境條件作為基礎(chǔ)，需要作為首要條件進(jìn)行考慮，因此顯得尤為重要。現(xiàn)以開封、濮陽(yáng)、周口市為例，就各城市垃圾填埋處置場(chǎng)建設(shè)的地質(zhì)環(huán)境適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 地質(zhì)背景條件

開封、濮陽(yáng)、周口市分別位于黃河下游沖積平原的中部、北部和南緣，其地貌部位各具代表性——開封市處于黃河沖積平原沖積扇的脊軸部，地表可見黃河歷次泛濫改道所留下的遺跡;濮陽(yáng)市位于黃河故道區(qū)，長(zhǎng)期接受黃河泛濫改道堆積，分布了密集的古河道帶砂層;周口市則位于黃河沖積扇南緣，以細(xì)顆粒沉積物為主。

1.1 自然地理

這三個(gè)城市均呈現(xiàn)西高東低的地勢(shì)特征，地形起伏不大，坡降小于1/2000。地表巖性多為粉砂、粉土和粉質(zhì)粘土等松散堆積物。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造特征

三個(gè)城市均位于華北凹陷內(nèi)，所處的構(gòu)造部位見圖1。根據(jù)《區(qū)域環(huán)境地質(zhì)調(diào)查總則》中區(qū)域地殼穩(wěn)定性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判別——開封市、周口市地殼屬基本穩(wěn)定，濮陽(yáng)市處于地震次不穩(wěn)定區(qū)。

1.3 水文地質(zhì)條件

淺層含水巖組包括全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)上段含水砂層。含水層底板埋深一般60～120m，開封北最深可達(dá)140m。由于地下水開采量持續(xù)超采，致使各城市存在不同程度的地下水位降落漏斗(據(jù)2008年7月水位統(tǒng)調(diào)數(shù)據(jù))。

圖1 構(gòu)造綱要圖

1.4 淺表巖性特征

1．4．1 開封市

從北向南大致平行于現(xiàn)黃河劃分為黃河河漫灘、背河洼地、微傾斜平地三個(gè)地貌單元。黃河河漫灘區(qū)主要分布于黃河大堤內(nèi)，其巖性特征上部以黃河沖積的粉細(xì)砂、細(xì)砂、粉土為主，下部以粘性土為主，水位埋深2～10m;背河洼地區(qū)主要呈條帶狀分布于黃河大堤外側(cè)，上部以黃河沖積的粉細(xì)砂、細(xì)砂、粉土為主，下部以粘性土為主，水位埋深2～8m;微傾斜平地工程地質(zhì)區(qū)上部以粉土、粉質(zhì)粘土為主，下部以粉砂、粉土為主，水位埋深2～20m。

1．4．2 濮陽(yáng)市

淺部土體受古黃河沖積泛濫影響明顯，空間分布不穩(wěn)定、相變明顯，可分為:黃河故道區(qū)、泛流平地區(qū)、決口扇形地區(qū)。黃河故道區(qū)位于濮陽(yáng)市南部，呈東西條帶狀分布，地下水埋深一般小于10m。巖性組合為上粗下細(xì)的雙層結(jié)構(gòu):上部為粉細(xì)砂、泥質(zhì)粉砂，下部為粉土或粉質(zhì)粘土，普遍有淤泥質(zhì)分布;泛流平地區(qū)巖性組合為上細(xì)下粗的雙層(或多層)結(jié)構(gòu):上部為粉土，局部為粉質(zhì)粘土，其下為粉質(zhì)粘土，局部為粘土，夾有淤泥質(zhì)土，下部為粉砂、細(xì)砂，水位埋深一般10～20m;決口扇形地區(qū)位于濮陽(yáng)市西部，呈扇形分布，地表多有砂壟、砂丘，水位埋深一般15～20m。巖性組合為粗—細(xì)—粗的多層結(jié)構(gòu):上部為粉細(xì)砂、細(xì)砂，其下為粉土，局部為粉質(zhì)粘土、粘土和淤泥質(zhì)土，下部為粉砂、細(xì)砂。

1．4．3 周口市

大體以穎河北側(cè)為界，以北為黃河沖積平原區(qū)，以南為淮河沖積平原區(qū)。黃河沖積平原區(qū)上部為粉土、粉質(zhì)粘土互層，下部為粉細(xì)砂，水位埋深2～6m;淮河沖積平原區(qū)為沙穎河泛流平原，上部以粘土、粉質(zhì)粘土為主，下部為粉細(xì)砂，水位埋深 1．5～5．9m。

2 城市垃圾填埋處置場(chǎng)選址的地質(zhì)建議

城市垃圾填埋處置場(chǎng)的選址就是以垃圾對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果為基礎(chǔ)，綜合考慮建場(chǎng)后的環(huán)境效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效應(yīng)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和層次分析(AHP)的方法，對(duì)城市垃圾處置場(chǎng)選址的地質(zhì)適宜性做出客觀評(píng)價(jià)。

2.1 評(píng)價(jià)原則

根據(jù)城市規(guī)劃和垃圾填埋場(chǎng)選址的各種社會(huì)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等影響因素，構(gòu)建垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)址評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型(圖 2)。

根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃、城市垃圾處置的歷史與現(xiàn)狀、以及各垃圾處置場(chǎng)的影響制約因素在場(chǎng)地適應(yīng)性評(píng)價(jià)中所占的比重，各因素的重要性由重到輕排序依次為:地質(zhì)環(huán)境條件＞環(huán)境保護(hù)要求＞交通運(yùn)輸條件＞社會(huì)環(huán)境條件＞場(chǎng)地建設(shè)條件。

2.2 候選場(chǎng)址適宜性層次分析綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型

對(duì)于垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)址適宜性評(píng)價(jià)系統(tǒng)，采用多目標(biāo)決策的線性加權(quán)方法來描述，將垃圾填埋場(chǎng)適宜性評(píng)價(jià)的各個(gè)評(píng)價(jià)影響因子有機(jī)地結(jié)合起來，建立一個(gè)廣義的目標(biāo)函數(shù)，見式1:

圖2 城市垃圾填埋場(chǎng)評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型

式中:Z為候選垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)址綜合評(píng)價(jià)適宜性總評(píng)分;Zi為對(duì)第一層(準(zhǔn)則層)評(píng)價(jià)影響因子第i影響因子評(píng)價(jià)總分;Ki為第一層評(píng)價(jià)影響因子層第i影響因子權(quán)重;Kij第二層評(píng)價(jià)影響因子第j影響因子權(quán)重;Kijs第三層評(píng)價(jià)影響因子第j影響因子實(shí)際貢獻(xiàn)權(quán)重。

2.3 制定垃圾填埋場(chǎng)選址適宜性評(píng)價(jià)優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)

按照建設(shè)部等部門出臺(tái)的《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，填埋場(chǎng)的選址，應(yīng)符合城市總體規(guī)劃、環(huán)境衛(wèi)生專業(yè)規(guī)劃，以及現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889)和《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》(CJJ16)的要求。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)這幾個(gè)城市在地質(zhì)分區(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)行選址地質(zhì)環(huán)境適宜性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 垃圾填埋場(chǎng)地適宜性等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果

2．4．1 現(xiàn)有垃圾場(chǎng)評(píng)價(jià)結(jié)果

開封市楊正門垃圾場(chǎng)不適宜;濮陽(yáng)市天陰村垃圾場(chǎng)較適宜;周口市大閘沙河南岸、城北許莊南、周口師專窯廠的三座垃圾處置場(chǎng)分別為不適宜和較不適宜。

2．4．2 未來垃圾處置場(chǎng)優(yōu)選結(jié)果

在地質(zhì)環(huán)境分區(qū)的基礎(chǔ)上，對(duì)幾個(gè)城市進(jìn)行垃圾處置場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境適宜性評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示:這三個(gè)城市均沒有適宜建場(chǎng)區(qū)，具體結(jié)果為:

1)開封市

不適宜區(qū):包括開封市城區(qū)和南、西北郊的大部分地帶，地形平坦起伏小、區(qū)內(nèi)包括龍亭，包公湖、鐵塔等諸多游覽區(qū)，地下水位埋深較小，潛水位30米以淺基本不存在有效隔阻層，區(qū)內(nèi)粘土、粉質(zhì)粘土資源相對(duì)匱乏等諸多不利因素影響，該區(qū)未來垃圾處置場(chǎng)建場(chǎng)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為不適宜區(qū)。

較不適宜區(qū):包括開封市東北郊道士房-土柏崗-崗西一帶，該區(qū)地形平坦無起伏，地下水位埋深適中，無大的地表水體和集中供水水源地，包氣帶巖性顆粒較細(xì)，存在中厚層粉土層和薄層粉質(zhì)粘土層，滲透性中等～弱滲透性，最終評(píng)價(jià)結(jié)果為較不適宜區(qū)。

2)濮陽(yáng)市

大部分地區(qū)為不適宜區(qū):地下水位埋深2～30m，包氣帶巖性以粉砂、粉土為主，有效阻隔層較薄，防污性能差，其中包括黃河故道區(qū)和主城區(qū)以及西南部的蔬菜種植基地。

較不適宜區(qū)分布在市區(qū)東部柳屯—岳村—柳格一帶，地下水位埋深＞15m，包氣帶巖性以粉土、粉質(zhì)粘土、粉砂互層為主，有效阻隔層較厚，防污性能一般。

在王什鄉(xiāng)一帶為較適宜區(qū)，地下水位埋深＞15m，包氣帶巖性以粉質(zhì)粘土、粉土為主，有效阻隔層較厚，防污性能較好。

3)周口市

不適宜區(qū):周口市城區(qū)及沙河、潁河、賈魯河周邊800m范圍內(nèi)，呈條帶狀分布。地下水位埋深＜15m，包氣帶巖性以粉土為主，有效阻隔層較薄，防污性能一般，對(duì)地表水體有污染。

其余地區(qū)為較不適宜區(qū)，地下水位埋深＜15m，包氣帶巖性以粉質(zhì)粘土為主，有效阻隔層較薄，防污性能一般。

3 討論

3.1 關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的選取

本文是在城市環(huán)境地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià) 工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步探討。在整體工作過程中，為了評(píng)價(jià)結(jié)果的可比性，在所有城市的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重選取上力求一致，這就使得地質(zhì)條件差異較大的城市評(píng)價(jià)結(jié)果出現(xiàn)了較大分異(有效阻隔層厚度大、防污性能好的的地區(qū)，其建場(chǎng)適宜性就比較好)。如何合理地確定不同類型地質(zhì)條件的權(quán)重指標(biāo)，在保持指標(biāo)不變的前提下，相應(yīng)地調(diào)整權(quán)重系數(shù)，使得評(píng)價(jià)方法更加科學(xué)有效，將是下一步的研究重點(diǎn)。

3.2 不適宜垃圾處置場(chǎng)建設(shè)的城市如何選址的討論

本文中三個(gè)城市是處于黃河下游沖積平原三個(gè)典型部位的城市，其評(píng)價(jià)結(jié)果可以概略地反映出黃河下游沖積平原城市的共同問題——在這種松散層廣布的城市，是沒有合適的場(chǎng)地進(jìn)行垃圾處置場(chǎng)建設(shè)的。為今之計(jì)，除了垃圾無害化處理，唯有加強(qiáng)防護(hù)措施，使建場(chǎng)以后的危害最小化。

4 結(jié)論

通過對(duì)黃河下游沖積平原不同部位的三個(gè)城市的城市垃圾填埋處置場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境適宜性評(píng)價(jià)工作，筆者得出如下結(jié)論:在松散層廣布、有效阻隔層厚度薄的地區(qū)是不適宜進(jìn)行垃圾處置場(chǎng)建設(shè)的。尤其在評(píng)價(jià)結(jié)果為“不適宜區(qū)”建場(chǎng)，將會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境地質(zhì)問題——不僅會(huì)對(duì)地表水體和地下水產(chǎn)生污染，嚴(yán)重影響到周圍居民的正常生活，帶來安全隱患，而且面臨高昂的防滲、降水處理費(fèi)用。

在這些城市首先要選取評(píng)價(jià)結(jié)果為“較不適宜”或“較適宜”的地區(qū)建場(chǎng)，同時(shí)要選擇地下水位埋深相對(duì)較大、有效隔阻層較大的地段。垃圾填埋坑開挖完成后，應(yīng)在填埋坑底部和側(cè)壁鋪設(shè)一定厚度的粘土襯墊，并需做好壓實(shí)處理，以防垃圾淋濾液向地下水滲漏，對(duì)地下水造成污染。并建議在垃圾處置場(chǎng)布置兩條相互垂直的地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)剖面，監(jiān)測(cè)地下水質(zhì)變化情況，發(fā)現(xiàn)污染及時(shí)采取必要的工程措施，防治污染進(jìn)一步擴(kuò)大。

總之，城市垃圾處置場(chǎng)的建設(shè)與民生緊密相關(guān)，在城市規(guī)劃中，垃圾處置場(chǎng)的選址務(wù)必堅(jiān)持地質(zhì)先行，保證其科學(xué)性，以使其后期運(yùn)行過程中盡量減小對(duì)地質(zhì)環(huán)境的負(fù)面影響。

［1］中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)城市地質(zhì)研究會(huì)，中國(guó)城市地質(zhì)［M］，中國(guó)大地出版社，2005

［2］劉長(zhǎng)禮，城市垃圾地質(zhì)環(huán)境影響調(diào)查評(píng)價(jià)方法［M］，地質(zhì)出版社，2006

［3］趙云章等，黃河下游影響帶地下水資源評(píng)價(jià)及可持續(xù)開發(fā)利用［M］，中國(guó)大地出版社，2002

［4］河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，河南省區(qū)域地質(zhì)志［M］，地質(zhì)出版社，1982

［5］河南省地勘局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，河南省濮陽(yáng)市規(guī)劃區(qū)地面沉降勘查報(bào)告，2000

［6］河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南省主要城市環(huán)境地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告［M］，2009

［7］河南省發(fā)展與改革委員會(huì)，中原城市群總體發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020)［M］，2006

［8］黃河水利委員會(huì)黃河志總編輯室，河南黃河志［M］，黃河水利出版社，1984

［9］河南省地質(zhì)調(diào)查院，黃河下游河南段懸河穩(wěn)定性調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告［M］，2003